全球轻型车统一测试程序对乘用车co2排放的影响分析

截至2017年,欧盟轻型车排放污染物和油耗的型式核准程序是新欧洲行驶测试循环(NEDC)。该测试在底盘测功机上进行。然而,诸多研究表明,由于型式核准测试程序的工况有限性,导致其CO2排放和实际行驶过程中的差异很大。为此,欧盟决定采用1种更能代表实际行驶的新试验工况,即全球轻型车统一测试程序(WLTP)。通过试验和仿真研究分析WLTP测试程序对CO2排放的影响,试验在2款不同的欧5车辆上进行,1辆为柴油车,1辆为汽油车,以代表欧洲乘用车的平均排放水平。同时研究了发动机暖机和起停技术在新型式核准程序中对CO2排放的影响。WLTP测试程序的测试质量和道路负荷要求更高,行驶动态性也更高。汽油车循环能量需求增加44%,柴油车循环能量需求增加23%。然而,柴油车CO2排放以相同比例增加,而汽油车CO2排放只增加10%,这是因为WLTP测试程序下的发动机平均效率提高了。最后,对2辆车进行起停技术的实际节油效果的NEDC和WLTP测试。

在WLTC工况下不同驾驶模式对轻型车高原排放特性的影响

为研究在高原和平原地区的不同驾驶模式对全球轻型车统一测试循环(WLTC)工况下污染物排放特性的影响,针对搭载汽油缸内直喷(GDI)发动机的动力总成,在高原和平原实验室内采用底盘测功机进行WLTC工况行驶测试。结果表明:在不同驾驶模式下,高原与平原地区的CO排放量相差不大,均为国六b排放法规限值的40%左右;在高原地区经济模式下CO相对排放量较平原略有升高,在运动模式和正常模式下CO相对排放量略有下降;相对于平原地区,不同驾驶模式下高原地区的总碳氢化合物(THC)、非甲烷碳氢化合物(NMHC)排放情况整体表现较好,均为国六b排放法规限值的65%左右,其中运动和经济模式下THC、NMHC相对排放量均略有降低,正常模式下THC与NMHC的相对排放量增幅超过8%;相对于平原地区,在高原地区运动模式下,氮氧化物(NOx)相对排放量的增幅达到23.7%,正常模式次之,达到11.4%;与平原地区相比,3种驾驶模式下高原地区颗粒物(PM)和颗粒数(PN)排放均有所降低,正常模式下PM相对排放量降幅最大(30.6%),经济模式下PN相对排放量降幅最大(13.3%);低速时段是不同驾驶模式下污染物排放量占比最大的阶段,也是进行排放物改进优化的关键阶段。

基于发动机稳态工况的整车WLTC循环油耗研究

根据欧6c/d WLTP(世界统一轻型车测试循环)定义,由车辆参数确定循环换挡策略,转鼓试验得到发动机工况点,聚类计算14个工况点及权重,模拟循环油耗。以Matlab为编程工具,建立了14点稳态工况代替WLTC循环模拟油耗的一套完整方法,包括WLTC换挡策略、整车转鼓试验和k-means聚类计算方法。14点模拟油耗结果百公里油耗8.90L,与转鼓试验百公里油耗9.19L相差3.16%,表明以发动机的稳态工况代替整车循环进行WLTC油耗分析是可行的,这将简化面向WLTC和欧6c/d指标的发动机燃烧开发和优化改进的标定策略,提高开发工作的效率。

国六动态循环试验颗粒物排放结果不确定度分析

国六排放标准中采用了世界统一瞬态测试循环对发动机进行动态排放测试。针对被测污染物中的颗粒物,根据试验程序建立颗粒物比排放量不确定度分析的数学模型。国六排放试验中,由于滤纸荷重较低,增加了浮力校正等计算模型;再结合稀释排气量,发动机循环功等计算模型,最终得出颗粒物比排放结果的不确定度分析结果。

燃油喷射压力对缸内直喷汽油车颗粒数量排放的影响

为探索直喷汽油机车辆冷起动后的颗粒物数量(particle number,PN)排放特性,选取了全球轻型车统一测试循环(worldwide harmonized light vehicles test cycle,WLTC)直喷汽油机聚类点工况,在发动机台架上试验研究了燃油喷射压力与喷油时刻对PN的影响规律,并基于台架的PN结果进行了整车WLTC测试循环的PN排放对比试验研究。试验研究结果表明,喷油提前角分布在240°~280°曲轴转角区间时,PN排放相对较低;提高喷射压力可使直喷汽油机PN排放降低约40%~70%;提高喷射压力后,WLTC测试循环下,直喷车低速段PN降低约40%,整个测试循环PN降低约30%。直喷车冷起动低负荷工况通过选取合理的喷油提前角和提高喷射压力,可大幅降低PN排放量。

台架中冷气管长度对发动机排放影响的研究

为研究发动机台架中冷器出气口与发动机进气口之间的连接管(简称中冷气管)长度对发动机排放的影响,采用国家标准GB17691-2018 《重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》规定的世界统一瞬态测试循环(World harmonized transient cycle,WHTC)进行相关试验研究。以整车中冷气管为基准,设计了2种发动机台架排放试验方案。第1种方案中冷气管长度大于整车中冷气管长度,第2种方案中冷气管长度等同于整车中冷气管。试验结果表明:2种试验方案的一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(HC)气态污染物测量结果相差不大:CO的偏差为1. 14%、NOx的偏差为2. 21%,HC的偏差为2. 61%;第2种方案的颗粒物(PM)比第1种方案的PM降低了67%左右。这表明台架中冷气管长度对发动机CO、NOx、HC气态污染物排放几乎没有影响,但对PM排放影响较大。

带汽油机颗粒捕集器的后处理系统台架快速老化研究

基于某1.5 L增压直喷发动机及搭载相应机型的整车,开展了带汽油机颗粒过滤器(gasoline particulate filter,GPF)的后处理系统台架快速老化试验研究。将两套相同的后处理系统样件在发动机台架上基于标准台架循环(standard bench cycle,SBC)分别进行等效整车20万km耐久里程的快速老化。其中一组试验中只考虑热老化,老化过程中燃油为正常状态;另一组试验中将热老化与机油灰分影响进行了耦合,老化过程中将整车20万km消耗同等量的机油加入到燃油中进行掺烧。分别测量了两组样件在老化过程中的灰分累积量、GPF压差、催化剂性能、整车排放等。结果表明:两组试验中,等效20万km耐久里程老化后,两套GPF灰分累积量分别为12.1 g和38.9 g,灰分主要集中在GPF载体底部中间区域;GPF压差在前2万km~5万km上升较快,随后平稳上升;掺烧机油老化会加速前级三效催化转化器(three ways catalyst,TWC)催化剂性能劣化,对后级GPF催化剂性能影响不明显;掺烧机油进行老化后样件的排放劣化程度相对较大;两组台架老化后样件分别搭载整车进行世界轻型车统一测试循环(worldwide harmonized light vehicle test cycle,WLTC)排放测试,结果都要差于实车耐久的排放结果,其中总碳氢(total hydrogen carbon,THC)和CO排放结果差异较小,NO_(x)排放结果差异较大;掺烧机油进行老化的GPF在很短等效里程中就能获得很高的颗粒物捕集效率。